声光调制设计案例.doc

课 程 设 计 课程名称 光电子学课程设计 题目名称 声光调制系统设计 专业班级 12光信息科学与技术 学生姓名 刘磊 学 号 51205020014 指导教师 蔡德欢 目 录 摘 要 1 1 引 言 2 1 声光调制基础 3 1.1 弹光效应 3 1.2 声光衍射 3 1.3 声光栅 4 1.4 声光效应? 6 3 实验部分 7 3.1 声光调制的实现过程 7 3.2 声光调制的实验结果 8 4 心得体会 9 参 考 文 献 10  声光调制系统设计 摘 要：自从激光问世以来，声光调制已被大量运用到各个领域，从光强调制、频率调制圣光偏转。光信号处理以及光通讯等。激光器的诸多优点使其非常适合应用与加工行业，目前激光器较少采用声光调制，其脉冲宽度、放电方式和脉冲强度较难满足某些生产领域中的需要。论文首先对声光调制的背景、应用现状及未来发展趋势进行了介绍；紧接着介绍了声光调制器的结构及重要参数，两种衍射方式：拉曼-奈斯衍射和布拉格衍射；最后进行实验，对实验的目的、原理、仪器以及步骤做了详细的说明。实验中通过声速测量、衍射效率测量以及语音传输这三组实验，展示了声光调制的原理机制、两种衍射的效率以及传输的效果。 关键字：声光调制，衍射方式，声光调制器1 引 言 早在本世纪30年代就开始了声光衍射的实验研究。60年代激光器的问世为声光衍射现象的研究提供了良好的光源，促进了声光效应理论和应用研究的迅速发展。声光效应为控制激光束的频率、方向和强度提供了一个有效的手段。利用声光效应制成的声光器件，如声光调制器、声光偏转器和可调谐滤光器等，在激光技术、光信号处理和集成光通讯技术等方面有着重要应用。声光效应已广泛应用于声学、光学和光电子学。近年来，随着声光技术的不断发展，人们已广泛地开始采用声光器件在激光腔内进行锁膜或作为连续器件的Q开关。由于声光器件具有输入电压低驱动功率小、温度稳定性好、能承受较大光功率、光学系统简单、响应时间快、控制方便等优点，加之新一代的优质声光材料的发现，使声光器件具有良好的发展前景，它将不断地满足工业、科学发展需要。 1 声光调制基础 1.1 弹光效应 若有一超声波通过某种均匀介质，介质材料在外力作用下发生形变，分子间因相互作用力发生改变而产生相对位移，将引起介质内部密度的起伏或周期性变化，密度大的地方折射率大，密度小的地方折射率小，即介质折射率发生周期性改变。这种由于外力作用而引起折射率变化的现象称为弹光效应。弹光效应存在于一切物质。 1.2 声光衍射 根据声波频率的高低和声光作用的超声场长度的大小的不同，声光效应可以分为?拉曼－奈斯声光(Ram-Nath)衍射和布拉格(Bragg)衍射两种。? （1）区分拉曼－奈斯衍射和布拉格衍射的定量标准：? 从理论上说，拉曼－奈斯衍射和布拉格衍射是在改变声光衍射参数时出现的两种极端情况。影响出现两种衍射情况的主要参数是声波长、光束入射角及声光作用距离L。为了给出区分两种衍射的定量标准，特引入参数G来表征：? ?? 当L小且s大(G1)时，为拉曼－奈斯衍射；而当L大且s小(G1)时，为布拉格衍射。为了寻求一个实用标准，即当G参数大到一定值后，除0级和+1级其他各级衍射光的强度都很小，可以忽略不计。达到这种情况时即认为已进入布拉格衍射区。经过多年的实践，现已普遍采用下列定量标准： (a)?G≥4π时为布拉格衍射区? ???????(b)?G＜π时为拉曼－奈斯衍射区? 为了便于应用，又引入量，则。因此，上面的定量标准可以写成：? ???????(a)?L≥2L0?为布拉格衍射区? ? (b)?L≤L0/2?为拉曼－奈斯衍射区? 式中，称为声光器件的特征长度。引入了参数可使器件的设计十分简便。? 由于，故不仅与介质的性质（和n）有关，而且与工作条件（和）有关。事实上，反映了声光互作用的主要特征。? 产生条件上的区别：? 表1???拉曼-奈斯衍射和布拉格衍射产生条件上的区别 拉曼-奈斯衍射???? 布拉格衍射 声光作用长度较短?? 声光作用长度较长 超声波的频率较低???? ?超声波的频率较高 光波垂直于声场传播的方向 光束与声波波面间以一定的角度斜入射 此时的声光晶体相当于一个“平面光栅”???? 此时的声光晶体相当于一个“立体光栅” 现象上的区别:? （1）拉曼-奈斯声光衍射? 拉曼-奈斯声光衍射的结果，使光波在原场分成一组衍射光，它们分别对应于确定的衍射角m即传播方向）和衍射强度，这一